生物制藥工藝學(xué)課程教學(xué)改革與實踐

鄭珩 勞興珍 何書英 高向東 孔毅 吳梧桐

摘要：生物制藥工藝學(xué)是生物工程（制藥方向）、生物技術(shù)（制藥方向）、海洋藥學(xué)等專業(yè)的主干專業(yè)課，為提高學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力，對該課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革，探索了多層次立體化的教學(xué)模式，建立了基于精品課程網(wǎng)站的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，從多方面入手培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新思維，以滿足生物制藥行業(yè)的用人需求。

關(guān)鍵詞：生物制藥工藝學(xué)；教學(xué)改革；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）09-0121-02

生物制藥工藝學(xué)是生物工程（制藥方向）、生物技術(shù)（制藥方向）、海洋藥學(xué)等專業(yè)的主干課程，涉及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)、工程學(xué)和藥學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，在內(nèi)容上包括各類生物藥物的來源、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、用途、制造原理、工藝過程與生產(chǎn)方法等。課程覆蓋面廣，教學(xué)難度大，而且隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展，生物技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，生物藥物的種類和數(shù)量迅速增加，該領(lǐng)域的知識更新加快，教學(xué)中需要不斷補充新知識和新內(nèi)容，也為課程教學(xué)提出了更高的要求。為此，近年來我們不斷在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上進(jìn)行改革和探索，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生從事生物藥物研發(fā)及生產(chǎn)的綜合能力，以滿足行業(yè)用人需求。

一、教學(xué)體系設(shè)置及改革

1.教材建設(shè)。生物制藥工藝學(xué)課程是我校于1979年為適應(yīng)國內(nèi)生化藥學(xué)人才培養(yǎng)而首建的課程。當(dāng)時國內(nèi)缺乏相應(yīng)成體系的教材，由我國生化藥學(xué)專家吳梧桐教授帶領(lǐng)編寫了《生化制藥》講義及《生化藥物制備技術(shù)》內(nèi)部教材；1992年在“八五”規(guī)劃教材的要求下進(jìn)一步整理、增補，出版了《生物制藥工藝學(xué)》統(tǒng)編教材，內(nèi)容緊密聯(lián)系當(dāng)時國內(nèi)生化制藥的發(fā)展，以“生物分離技術(shù)”和“生物藥物制造工藝”為主，并將教研組教師的多項科研成果編入書中；2000年，為適應(yīng)國內(nèi)外生物技術(shù)藥物迅速發(fā)展的需求，我們制訂了新的教學(xué)大綱，將蛋白質(zhì)工程、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、單克隆抗體技術(shù)等生物制藥新技術(shù)系統(tǒng)地納入教學(xué)內(nèi)容中，經(jīng)過數(shù)年教學(xué)實踐后，于2006年出版《生物制藥工藝學(xué)》第二版，確定了以生物制藥工藝基礎(chǔ)、生物分離工程技術(shù)以及典型品種工藝實例三大部分內(nèi)容有機結(jié)合、循序漸進(jìn)的課程教學(xué)體系[1]。

2.課程教學(xué)內(nèi)容更新與優(yōu)化。經(jīng)更新后，本課程的教學(xué)內(nèi)容主要分成三大部分：一是基礎(chǔ)篇，介紹生物制藥工藝基礎(chǔ)，包括生物藥物歷史發(fā)展、分類、現(xiàn)狀、發(fā)展前景以及三大類生物藥物的制造工藝基礎(chǔ)知識，共8學(xué)時，通過這部分內(nèi)容學(xué)習(xí)使學(xué)生明確這門課程的學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解生物藥物基本制造方法的概況以及本學(xué)科的前沿發(fā)展動態(tài)；二是技術(shù)篇，詳細(xì)介紹生物分離工程技術(shù)，包括預(yù)處理、萃取法、沉淀法、吸附法、凝膠層析、離子交換、親和層析、離心技術(shù)、膜分離技術(shù)及制備型高效液相等十大單元工藝技術(shù)，共46學(xué)時，要求學(xué)生掌握各大單元操作的原理、適用范圍及特點等；三是品種篇，通過實例介紹生化藥物、微生物藥物及生物制品三大類生物藥物中典型品種的制造工藝過程，共30學(xué)時，通過這部分學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握各類生物藥物的特點、性質(zhì)、用途以及典型品種的制造工藝，能將前面學(xué)過的工藝基礎(chǔ)、單元操作技術(shù)串聯(lián)起來，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。

二、實驗教學(xué)改革

生物制藥工藝學(xué)是一門實踐性很強的專業(yè)課程，實驗教學(xué)對學(xué)生理解和掌握理論知識、培養(yǎng)獨立分析和解決問題能力等有著舉足輕重的作用[2]。我們長期以來一直非常重視生物制藥工藝學(xué)實驗課程教學(xué)，不斷更新實驗內(nèi)容，并通過“綜合設(shè)計性實驗”、“開放實驗”、“大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃”、“創(chuàng)業(yè)實踐訓(xùn)練”等多種項目導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方法，將學(xué)生被動進(jìn)行實驗操作轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃铀伎己驮O(shè)計實驗方案，不僅提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，還極大地調(diào)動了他們的積極性，大部分開放實驗和創(chuàng)新實驗都是學(xué)生在周末和寒暑假期間自覺完成的，對學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)具有重要作用。

例如在“固定化酶法生產(chǎn)天冬氨酸”這一綜合設(shè)計性實驗中[3]，實驗是以課題項目的形式提前布置下去的，各小組學(xué)生在指定時間內(nèi)通過查閱文獻(xiàn)自行設(shè)計實驗方法，然后與授課老師討論修改后確定具體操作步驟，自己配置試劑完成實驗過程，直到制備出天冬氨酸產(chǎn)品。由于參考的文獻(xiàn)資料不同，學(xué)生們可能會提出各種不同的固定化方案，如使用卡拉膠包埋、海藻酸鈉包埋、殼聚糖吸附等方法，實驗過程中還可能遇到種種問題，如溫度過高造成酶活力喪失、凝膠不固化等問題，通過與老師、同學(xué)的討論和反復(fù)摸索，來培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。實驗完成后，還會在課堂上讓各組學(xué)生派代表上臺交流實驗中的心得，討論他們所用方法的特點和難點，這樣的方式能克服傳統(tǒng)實驗標(biāo)準(zhǔn)化操作的局限性，讓學(xué)生體會到制備工藝并非絕對的、一成不變的，而可能會有多種路線，不同路線工藝都還可能存在可改進(jìn)的地方，從而培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。

三、探索立體化的教學(xué)模式

1.教學(xué)內(nèi)容立體化。在理論教學(xué)上，做到理論知識與技術(shù)應(yīng)用前后貫通、交叉引用，形成多層次交叉的內(nèi)容體系。如講述總論時以“固定化細(xì)胞生產(chǎn)L-蘋果酸”、“基因工程技術(shù)生產(chǎn)L-天門冬酰胺酶”等任課教師的科研實例，使學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上更好地掌握基本知識原理；在講述技術(shù)應(yīng)用的各論時，我們又會把工藝實例中的理論知識拎出來、串起來，讓學(xué)生鞏固前面所學(xué)內(nèi)容；在實驗教學(xué)中，通過將科研成果直接引入到教學(xué)中，圍繞理論教學(xué)中的基本原理和工藝基礎(chǔ)開設(shè)實驗課程，并通過開放實驗、創(chuàng)新實驗等方式，多方面提高學(xué)生的綜合能力。

2.時間空間上立體化。除了課堂教學(xué)外，我們還建立了《生物制藥工藝學(xué)》精品課程網(wǎng)站、課程在線習(xí)題庫、互動論壇，設(shè)置了師生公用email信箱以及課程博客，使得學(xué)生在課余時間也可以利用相關(guān)教學(xué)資源進(jìn)行自學(xué)。此外，大量設(shè)計性實驗、開放性實驗、創(chuàng)新性實驗課題的設(shè)置，以及師生間的互動討論和讀書報告等活動，極大地調(diào)動了學(xué)生自學(xué)積極性，他們主動利用周末和假期時間到實驗室來完成實驗，從而實現(xiàn)時間上的拓延。在空間上，通過建立開放實驗室，為學(xué)生在課余時間從事開放實驗、創(chuàng)新實驗提供場所和儀器設(shè)備，鼓勵學(xué)生參與教師的科研課題，借助教師科研平臺，拓展學(xué)生科研實踐空間。此外，我們還借助學(xué)校與企業(yè)合作的實訓(xùn)基地平臺，借助企業(yè)平臺擴充學(xué)生實踐技能，如安排學(xué)生直接在合作企業(yè)的生產(chǎn)車間中學(xué)習(xí)和實地訓(xùn)練，請企業(yè)技術(shù)人員來校作講座，以企業(yè)課題作為學(xué)生開放實驗課題等，讓學(xué)生直接參與生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)課題，做到學(xué)以致用，針對性培養(yǎng)專業(yè)人才。

四、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)

為充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)勢，結(jié)合國家資源共享課程建設(shè)，建立并不斷完善教學(xué)網(wǎng)站內(nèi)容[4，5]，包括課程介紹、教學(xué)團隊介紹、教學(xué)大綱、電子教材、多媒體課件、課程教案、授課錄像、習(xí)題、參考資料、學(xué)術(shù)動態(tài)等豐富的教學(xué)資源。學(xué)生可以從課程介紹和教學(xué)團隊介紹中了解課程和授課教師，可促進(jìn)師生間的交流和互動；網(wǎng)站上的教學(xué)大綱、電子教材、課件、教案、授課錄像等為學(xué)生自學(xué)提供了大量資料，學(xué)生在課后可根據(jù)需要反復(fù)觀看，鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容；本課程還建立互動信箱，實現(xiàn)在線答疑、討論、布置作業(yè)，可及時幫學(xué)生解決復(fù)習(xí)中遇到的問題，深受歡迎；網(wǎng)頁內(nèi)容還包括了學(xué)術(shù)動態(tài)、課程習(xí)題、考試樣卷等，內(nèi)容豐富，資源系統(tǒng)規(guī)范。通過本課程網(wǎng)頁平臺，拓展了學(xué)生學(xué)習(xí)的時間和空間，另一方面，學(xué)生的反饋意見，也為教研室修正教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法提供了一個很好的途徑。

五、總結(jié)

國內(nèi)外生物技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展、生物制藥行業(yè)用人單位對畢業(yè)生素質(zhì)要求的不斷提高，客觀上要求生物制藥工藝學(xué)這一專業(yè)核心課程必須與時俱進(jìn)，不斷進(jìn)行教學(xué)改革和探索。在教學(xué)內(nèi)容上，我們及時引入國內(nèi)外生物制藥領(lǐng)域新技術(shù)和新進(jìn)展，構(gòu)建了從基礎(chǔ)到技術(shù)到應(yīng)用的三層次遞進(jìn)的內(nèi)容體系，并對課程教學(xué)方式、實驗教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等方面進(jìn)行了改革，取得了較好的教學(xué)效果。課程教改成果“生物制藥人才培養(yǎng)模式研究與實踐”獲2007年江蘇省優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎，“生物制藥工藝學(xué)多層次立體化教學(xué)模式改革和實踐”獲2009年江蘇省優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳梧桐.生物制藥工藝學(xué)[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2006.

[2]何書英，鄭珩，勞興珍，等.生物制藥工藝學(xué)實驗教學(xué)模式的探索[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009，（6）：59.

[3]高向東，吳梧桐.生物制藥工藝學(xué)實驗與指導(dǎo)[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2008.

[4]國家級資源共享課程“生物制藥工藝學(xué)”[EB/OL].[2013-09-16].

http：//www.icourses.cn/coursestatic/course_2510.html.

[5]生物制藥工藝學(xué)精品課程網(wǎng)站設(shè)計與建設(shè)[EB/OL].[2014-03-24].

http：//202.119.189.234：8087/ec3.0/C33/Index.htm.